明礬中Al含量的測(cè)定

/太原師范學(xué)院設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)報(bào)告題目：明礬中鋁含量的測(cè)定課程名稱：分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)?姓名：薛芬學(xué)號(hào)：３4系別:化學(xué)系專業(yè):應(yīng)用化學(xué)班級(jí)：072班指導(dǎo)教師（職稱）:袁雯(教授)實(shí)驗(yàn)學(xué)期：200８至２0０９學(xué)年第一學(xué)期明礬中鋁含量的測(cè)定薛芬﹙化學(xué)系，應(yīng)用化學(xué),07２班，學(xué)號(hào)3４﹚摘要明礬中鋁含量的測(cè)定，不宜采用直接滴定法.因?yàn)锳l3+對(duì)二甲酚橙指示劑有封閉作用，且Al3+與EDTA絡(luò)合緩慢，需要加過(guò)量EＤＴＡ并加熱煮沸,絡(luò)合反應(yīng)才比較完全，且在酸度不高時(shí),Ａｌ3+水解生成一系列多核氫氧基絡(luò)合物，如［Al2（H2O）６(OH）3］3+，[Ａｌ3（H2Ｏ)6（ＯＨ）６］３+等，即使將酸度提高至EＤTＡ滴定Al3＋的最高酸度，仍不能避免多核絡(luò)合物的生成。鋁的多核絡(luò)合物與EDTA絡(luò)合緩慢，且絡(luò)合比不恒定,對(duì)滴定不利。為避免上述問(wèn)題,可采用返滴定法。如先加一定量過(guò)量的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液,在pH≈3．５時(shí)，煮沸溶液,由于此時(shí)酸度較大,故不利于形成多核氫氧基絡(luò)合物,又因ＥDＴA過(guò)量較多,故能使Al3＋與EDTA絡(luò)合完全,絡(luò)合完全后,調(diào)節(jié)溶液pH至5～6，（此時(shí)AlY穩(wěn)定，也不會(huì)重新水解析出多核絡(luò)合物）,加入二甲酚橙,即可順利的用Zn2+標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行返滴定。該測(cè)定方法簡(jiǎn)便易行且準(zhǔn)確度較高，基本符合實(shí)驗(yàn)要求。關(guān)鍵詞明礬［KAl（SＯ4)２·12H2O］,返滴定法,酸度，二甲酚橙指示劑，鋁，EDTA（Ｙ）溶液1引言KAl(SＯ4）2·1２H2O俗稱明礬或白礬，是一種無(wú)色透明的晶體，其溶液呈弱酸性,常用作凈水劑、食品添加劑,在工農(nóng)業(yè)、食品加工業(yè)中有著重要的作用。目前國(guó)內(nèi)外測(cè)定食用明礬中鋁的含量主要有三種方案：第一種方案是直接滴定法:即DCＴA(環(huán)己烷二胺四已酸）在室溫下與Al３＋迅速定量絡(luò)合。這種方法操作簡(jiǎn)便，但所使用的DCTA價(jià)格比較昂貴［１］.第二種方案為置換滴定法：此法用于測(cè)定像合金,硅酸鹽，水泥和爐渣等復(fù)雜試樣中鋁的含量,以此提高選擇性。在pH＝３—4時(shí)，加入定過(guò)量的EDTA溶液煮沸使Ａl3+與ＥDTA充分配合,冷卻后調(diào)PH至５—６,以二甲酚橙為指示劑，用Zn標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過(guò)量的EDTＡ（不記體積）至微紅色，然后加入過(guò)量的NH4Ｆ,加熱至沸,使ＡlＹ—與F－之間發(fā)生置換反應(yīng),并釋放出與Al3＋配合的ＥDTA，然后用Zn２+標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,直至錐形瓶中顏色變?yōu)樽霞t色，即為終點(diǎn)［２].AlＹ－+６F－＋2H+=AlF63－＋Ｈ2Y2－第三種方案為返滴定法:此法用于簡(jiǎn)單試樣如明礬，氫氧化鋁，復(fù)方氫氧化鋁片,氫氧化鋁凝膠等藥物中鋁含量的測(cè)定。由于Al3+易形成一系列多核羥基絡(luò)合物，這些多核羥基絡(luò)合物與EDTA絡(luò)合緩慢，且Al3+對(duì)二甲酚橙指示劑有封閉作用,故通常采用返滴定法測(cè)定鋁。加入定量且過(guò)量的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液，先調(diào)節(jié)溶液ｐＨ至３～4，煮沸幾分鐘，使A13＋與EDTＡ絡(luò)合反應(yīng)完全。冷卻后，再調(diào)節(jié)溶液pH至５~６，以二甲酚橙為指示劑，用Zｎ2＋標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由黃色變?yōu)槌壬?即為終點(diǎn)［3]。第四種方案為分光光度法:此法的測(cè)定條件是在ｐH=7時(shí)，鋁在十六烷基三甲基溴化銨和聚乙二醇辛基苯基醚溶液(OP乳化劑）存在下,與鉻天青S反應(yīng)生成綠色的四元混合膠束,于6３0nｍ處比色定量。其中對(duì)樣品進(jìn)行處理:將粉絲剪碎后，于85℃烘箱中干燥２ｈ，取出冷卻至室溫后，準(zhǔn)確稱取2。００g樣品于瓷坩堝中，加入少量水浸潤(rùn),置于電爐上慢慢炭化至不再冒煙,再于550℃電阻爐中灰化4ｈ,冷卻后取出，用1０mL（１+5)鹽酸溶液溶解灰分,轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中,用蒸餾水定容.標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制及樣品測(cè)定:取1．00mL樣品溶液于25mL比色管中，加入2ｍL1％氨水液。另取７支２５ｍL比色管，依次加入0.10、0。25、0.5０、1.0０、２．00、4．00、8．0０mL鋁標(biāo)準(zhǔn)使用液,即含有鋁0．１0、0。2５、0.5０、1.00、2.０0、４。０0、８.00μg，分別加入１mＬ1％氨水溶液。然后在標(biāo)準(zhǔn)管和樣品管中分別加入１mＬ１％的抗壞血酸溶液，１mL1．０g/Ｌ的鉻天青S溶液,混勻后再加入１ｍＬ（３＋１00)ＯP乳化劑，1mＬ3．0g/L的十六烷基三甲基溴化銨溶液，２mＬ2０0g/Ｌ的乙酸銨緩沖液，加蒸餾水至25ｍL,混勻.室溫放置3０min后，于分光光度計(jì)上，用１cm比色皿以試劑空白為參比在６30nm處測(cè)量吸光度值[4］.第五種方案為重量分析法：精確稱取三份明礬試樣（２g左右）與2５0mＬ的燒杯中,按如下方法處理:加熱溶解燒杯中的明礬試樣,直至溶液澄清。調(diào)節(jié)ｐＨ＝3～9。往燒杯中滴加0.2moｌ/Ｌ的8-羥基喹啉至過(guò)量,此時(shí)溶液產(chǎn)生沉淀。Al3＋+3C９H７ON＝Al（C9H6ＯN）3↓+3H+抽濾分離沉淀，將沉淀定量轉(zhuǎn)入瓷坩堝中,高溫灼燒1小時(shí)后,置于干燥器中冷卻,分析天平生恒重至相鄰兩次質(zhì)量差為2mg.稱得的質(zhì)量即為Ａl2O3的質(zhì)量[５］。比較上述五種方案可知，第三種方案操作簡(jiǎn)便易行且準(zhǔn)確度較高，故本實(shí)驗(yàn)采用第三種方案返滴定法：即先調(diào)節(jié)溶液pH至3~4，加入定過(guò)量的ＥDＴＡ溶液，煮沸,冷卻,再調(diào)節(jié)溶液ｐH至5~６，以二甲酚橙為指示劑，用Zｎ2＋標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由黃色變?yōu)槌壬?。２?shí)驗(yàn)原理明明礬KAｌ（SＯ4）２·1２H2Ｏ中Al的測(cè)定，可采用EDTＡ配位滴定法.由于Al３+易形成一系列多核羥基絡(luò)合物，這些多核羥基絡(luò)合物與EDTA絡(luò)合緩慢，且Aｌ３+對(duì)二甲酚橙指示劑有封閉作用，故通常采用返滴定法測(cè)定鋁,加入定量且過(guò)量的ＥＤＴA標(biāo)準(zhǔn)溶液。因?yàn)闅溲趸X的溶度積常數(shù)KSP=1。3×10—3３，［A１3+]=０.020mｏl/Ｌ，ｐＨ≤３．6所以調(diào)節(jié)溶液pＨ為3～4,煮沸幾分鐘,使Ａ13+與EＤTＡ絡(luò)合反應(yīng)完全。故查附錄表10,pH≈3.5（最高酸度)氫氧化鋅的溶度積常數(shù)KSP=10—１6。9２pH=14—7.61≈６．4(水解酸度）所以冷卻后，再調(diào)節(jié)溶液pH至５~6(此時(shí)AlY穩(wěn)定,也不會(huì)重新水解析出多核絡(luò)合物)，以二甲酚橙為指示劑，用Zn2+標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由黃色變?yōu)槌壬?Zn+Y＝ZnY，即為終點(diǎn).滴定完畢后，計(jì)算公式為:３實(shí)驗(yàn)用品3.1儀器全自動(dòng)電光分析天平,酸式滴定管﹙50mL﹚，電子秤,容量瓶（100mL、2５0ｍL各一個(gè)）,錐形瓶(250mL三個(gè))，燒杯﹙5０0mL﹚,膠頭滴管，玻璃棒，塑料試劑瓶,電爐，量筒，移液管﹙2５mL﹚,表面皿,稱量瓶，藥匙3.2藥品明礬[ＫAl(SO4）2·12H2O]試樣，乙二胺四乙酸二鈉鹽(Ｎａ2Ｈ2Ｙ·2H2O），二甲酚橙指示劑(2ｇ/L）,六亞甲基四胺溶液(２０0g／L),鹽酸溶液(１︰1）4實(shí)驗(yàn)步驟4．1溶液的配制４。1.10.0２moｌ/ＬEDTA的配制用電子秤稱取約３．72g固體EDTＡ二鈉鹽于500ｍL的燒杯中，加入蒸餾水加熱使其完全溶解,然后加水稀釋至５００mL。冷卻后轉(zhuǎn)入塑料試劑瓶中,蓋緊瓶塞,搖勻備用。4。1．20.０2mol/ＬZn２＋標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制用分析天平準(zhǔn)確稱取含Zn99。9%以上的基準(zhǔn)鋅粉0。３~0。4ｇ于小燒杯中,蓋上表面皿，沿?zé)斓渭蛹s１０mL（1︰1）HCl溶液，加熱煮沸至完全溶解(防止蒸干)后,用少量水淋洗表面皿及燒杯內(nèi)壁,然后將溶液定量轉(zhuǎn)移至2５0mL容量瓶中,稀釋至刻度,搖勻備用。根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算Zn2＋標(biāo)準(zhǔn)溶液的準(zhǔn)確濃度。4。2ＥDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定用移液管平行移取三份25.00mLZn2+標(biāo)準(zhǔn)溶液分別置于２5０mＬ錐形瓶中,滴加2滴二甲酚橙指示劑,加入10ｍL20％的六亞甲基四胺溶液，用ＥDTＡ溶液滴定，直至錐形瓶中溶液顏色由紫紅色恰好轉(zhuǎn)變?yōu)榱咙S色，并持續(xù)3０ｓ不褪色即為終點(diǎn)。記錄所用EDＴＡ溶液的體積，并計(jì)算EDＴA溶液的濃度和相對(duì)平均偏差（≤0.2％）.明礬試樣中Ａｌ含量的測(cè)定用分析天平準(zhǔn)確秤取明礬試樣[ＫAl(ＳＯ4)2·1２Ｈ2O,Mｒ＝4７４．4］0.95~1。0０g于小燒杯中，加熱使其完全溶解,待冷卻后將溶液定量轉(zhuǎn)移至１0０mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻備用.用移液管移取2５.00mＬ明礬試樣標(biāo)準(zhǔn)溶液置于250ｍL的錐形瓶中,用滴定管準(zhǔn)確加入ＥＤTA標(biāo)準(zhǔn)溶液5０.00mL，然后加入１０mLｐH=3．５的緩沖溶液,在電爐上加熱煮沸近10ｍiｎ,然后放置冷卻至室溫。在錐形瓶中加入六亞甲基四胺１0mL，二甲酚橙指示劑３～4滴，用Zn2+標(biāo)準(zhǔn)溶液返滴定至溶液由黃色變?yōu)槌壬?，并持續(xù)３０s不褪色即為終點(diǎn).平行測(cè)定三份，根據(jù)所消耗的Zn２＋標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，計(jì)算所測(cè)明礬中鋁的含量和相對(duì)平均偏差(≤0．2％)。5實(shí)驗(yàn)記錄及數(shù)據(jù)處5。１0。02mol/EDＴＡ溶液的標(biāo)定項(xiàng)目1２３ｍ稱量瓶+Zn粉／g１4．34０1m稱量瓶+剩余Zn粉/ｇ13。9792mZｎ粉/g0.３60９CZn粉/mｏｌ/L0.０２2０８VＺn標(biāo)準(zhǔn)溶液/mL25.0０2５．０025.０0ＶEDＴA初讀數(shù)/ｍＬ０。000.00０。00VEDＴA終讀數(shù)/mＬ2２．6１22.6022.61VEDＴA/ｍL22.6122.6０2２．61CＥDTＡ/mol/L０．０2４41０.024４20。０244１平均ＣEDTA/ｍｏｌ/L0。024４1相對(duì)平均偏差／%0．014５。2明礬試樣中Ａl含量的測(cè)定項(xiàng)目123m稱量瓶＋明礬試樣/ｇ１3。30８4m稱量瓶+剩余明礬試樣/ｇ1２．2790ｍ明礬試樣/ｇ1.０２9４V明礬試樣標(biāo)準(zhǔn)溶液/mL2５.00２5。００２5。００ＶＥＤTA標(biāo)準(zhǔn)溶液/mＬ50。０050。00５０.0０VＺn標(biāo)準(zhǔn)溶液初讀數(shù)/mL0．000。000.00VZｎ標(biāo)準(zhǔn)溶液終讀數(shù)/mＬ３0。693０。6830。70VＺｎ標(biāo)準(zhǔn)溶液/mL30．６9３0。6830.70W明礬中鋁含量/％5。705.705。69平均Ｗ明礬中鋁含量/％５.7０相對(duì)平均偏差/％0.0586實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論6.1測(cè)定結(jié)果本實(shí)驗(yàn)采用返滴定法測(cè)定明礬中鋁的含量，其中所配制的Zn２+標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為0。0220８mｏl／Ｌ,所標(biāo)定EDＴA的標(biāo)準(zhǔn)濃度為0.02４4１ｍol／Ｌ，明礬中鋁的含量為５。7０％。﹙明礬中鋁的理論含量為5.69％﹚.實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果與理論值較接近，說(shuō)明此實(shí)驗(yàn)方法較好.6．２誤差分析6．2．1６。2．2滴定過(guò)程中,有少量溶液滯留在錐形瓶?jī)?nèi)壁，未用蒸餾水完全沖入溶液中，導(dǎo)致誤差；６．２.3滴定過(guò)程中滴定終點(diǎn)判斷有誤,讀數(shù)時(shí)有人為誤差；６．２。4試劑純度可能不夠和蒸餾水中可能含有微量雜質(zhì)從而引起系統(tǒng)誤差6.3注意事項(xiàng)６。3。1pH＜６時(shí)，游離的二甲酚橙顯黃色，滴定至Zn2+稍微過(guò)量時(shí)，Zｎ2+6.3。2注意滴定時(shí)指示劑的用量,及滴定終點(diǎn)顏色的正確判斷；6。3．3注意滴定時(shí)的正確操作:滴定成線，逐滴滴入，半滴滴入；6．3．4明礬溶于水后，因緩慢溶解而顯渾濁，在加入過(guò)量EDTA并加熱后，不影響滴定；6.3。5確定滴定終點(diǎn)時(shí)，要注意在規(guī)定時(shí)間內(nèi)不退色再讀數(shù);６.３.6處理數(shù)據(jù)時(shí)注意有效數(shù)字的保留。參考文獻(xiàn)［1]蔡維平?；A(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)（一)［M］．北京:科學(xué)出版社，2004,298［2］武漢大學(xué)，吉林大學(xué)，中山大學(xué)，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué).分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)（第五版)[Ｍ］。北京:高等教育出版社,2001，2０9[3]宋光泉．通用化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)［Ｍ］.廣州：廣東高等教育出版社，199９，８5[４]文建國(guó)，?；?，徐勇軍.基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教程［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2０06，９7－９8[5]（附英文題目、摘要、關(guān)鍵詞)AlｕminumalumＤeｔerminaｔioｎXｕeFen（Chemiｓtrydepaｒtmｅnt,Apｐlｉｅｄｃhemisｔｒy，class072，Learnｉｎgnuｍbers20０7１２213４)Abstraｃtalｕｍinｔhedetｅrmｉｎａt(yī)ioｎｏfaluminuｍ,noｔｂydirecttitｒａt(yī)ioｎ．Al３+becａusｅoftheXO,ａndothｅrｉｎｄicaｔorshavecloｓｅd,anｄＡl３+ａnｄＥDTAｃomplｅxslow，thｅneｅdtoｉncreaseｈeatandboilｏｖｅrＥDTA，theｒeａｃtioｎisrathercomplｅxｆulｌｙ，andwhenｔheａｃiｄityiｓnｏｔhigh，Al３+hｙdrolｙｓｉｓgenｅrａt(yī)iｏnAseriｅsｏfmｕｌｔi—hydrogｅncｏmplexeｓ,suchａｓ［Al2(H2O）6(OH)３］３+，[Ａl3(H2Ｏ）６(OH）6]３+aｎdｓoon,ｅｖeｎiｆｔheａcｉｄｉtｙｗillｂeiｎｃreasｅdｔｏＥDTATitraｔionｏｆAｌ３+Themaｘiｍumaｃiｄity,canｎoｔａvoidthegｅnerａt(yī)ioｎofｃomplexmulti—core。Theaｌuｍinｕｍｃｏmｐlexａndｍulti—ＥDTAcompｌｅｘslｏwandcoｍpｌｅｘthanaｃoｎｓtａnt，ｔhetｉｔrａt(yī)ｉｏnofｔheｎeｇatｉve。Ｔoａvoiｄthｅｓeproblｅmｓcｏulｄbebacktｉtｒation.IftｈeｆiｒｓtｉncreaseinoｖeraceｒtａinａmountoｆＥDTＡstaｎdardsoluｔionｉｎthｅpH≈３.5，thesoluｔiontｏbｏil,duｅtohigｈeracidityatthistiｍe，ｉtisnotconducivｅtｏthefoｒｍａt(yī)iｏnofhydｒoｇen-baseｄmulti—ｃoreｃｏmplex，duetｏeｘceｓsEDＴAｍore，ｉt